CN208737303U - 一种上位机集中控制的仓库机器人系统 - Google Patents

Abstract

一种上位机集中控制的仓库机器人系统，包括机器人上位机系统、下位机系统、货物标签和仓库内配套系统，上位机系统包含无线传输模块，下位机系统包含若干仓库机器人，仓库机器人包含无线传输模块、扫码模块、驱动模块、动力模块、无线充电模块、摄像头模块、控制处理器、重量检测模块、储存模块、射频模块、超声波模块和巡线模块，无线传输模块用于上位机系统和仓库机器人的数据传输；仓库内配套系统包含货架通道、货物摆放区和充电区，所述货架通道分为双路径通道，通道上设置有RFID标签；本实用新型通过无线通讯方式远程集中控制各个机器人工作与接受各机器人工作信息，既可以节约人力提高工作效率，又可以实时了解每个机器人所载货物的状况。

Description

一种上位机集中控制的仓库机器人系统

技术领域

本实用新型属于辅助机器人领域，具体涉及一种用于上位机集中控制的仓库机器人系统。

背景技术

随着电子商务的不断扩大，和人们经济水平的不断提高，越来越多的人喜欢网购。这使物流和快递行业压力越来越大而人力资源不够。造成了货物堆积过多丢失，或者在搬运时出现货物破损的情况并且人工效率低下。使快递物流公司造成不可逆转的经济损失。

随着机器人技术的不断发展，机器人的实用性在不断提高。而结合了图像识别技术之后，机器人的应用范围变得更加广泛。通过图像识别，让机器人能够跟随指定的人员行进，从而能够完成货物的辅助搬运。让机器人搭载相应的仓库管理程序，利用二维码对货物进行标识，从而使机器人在辅助搬运的同时，可以辅助完成货物的分捡。通过仓库管理辅助机器人，不仅能够提高仓库管理效率、减轻人员劳动强度，而且其实现成本低、不用对仓库进行改造。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于无线射频定位以及上位机集中管控的仓库机器人系统，解决仓库的货物分拣投放问题，可以快速，准确，高效对根据货物的不同特征进行分拣，并将其放置在相应的区域。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种上位机集中控制的仓库机器人系统，包括机器人上位机系统、下位机系统、货物标签和仓库内配套系统，所述上位机系统包含无线传输模块，所述下位机系统包含若干仓库机器人，所述仓库机器人包含无线传输模块、扫码模块、驱动模块、动力模块、无线充电模块、摄像头模块、控制处理器，所述无线传输模块用于上位机系统和仓库机器人的数据传输，所述控制处理器连接所述无线传输模块、所述扫码模块、所述驱动模块、所述无线充电模块和所述摄像头模块，所述驱动模块控制仓库机器人的动力模块，所述扫码模块扫描所述货物标签；

所述仓库内配套系统包含货架通道、货物摆放区和充电区，所述货架通道分为双路径通道，所述通道上设置有RFID标签，所述仓库机器人遵循右行原则；所述下位机系统还包括重量检测模块、储存模块、射频模块超声波模块和巡线模块，所述控制处理器分别连接控制所述重量检测模块、储存模块、射频模块超声波模块和巡线模块，所述射频模块接收并读取所述RFID标签的信息，所述重量检测模块用于检测货物重量，所述储存模块用于储存货物信息，所述巡线模块、驱动模块和超声波模块用于仓库机器人位移。

进一步的，所述上位机系统包括用户登录模块、开关控制模块、数据传输模块、模式选择模块、总状态监控模块、所述模式选择模块包括自动控制模块和手动控制模块，所述手动控制模块包括若干个机器人控制模块，每个机器人控制模块设有状态窗口和控制窗口。

进一步的，所述仓库内配套系统还包括起始区，所述起始区为待挑拣区，所述货物摆放区为完成挑拣区，所述货物摆放区和货架通道组成井字形结构。

进一步的，无线传输模块为WiFi模块，所述仓库机器人和所述上位机系统分别安装所述WiFi模块，所述WiFi模块通过串口和所述上位机系统以及仓库机器人系统连接。

进一步的，所述货物摆放区有n个，每个货物摆放区四周都设有货物通道，每个货物摆放区四周的货物通道均设有RFID标签。

进一步的，所述超声波模块采用HC-SR04实现障碍物检测。

进一步的，所述驱动模块采用PWM控制方式驱动动力模块，所述动力模块为轮子。

进一步的，所述储存模块采用SD卡方式。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型是一种基于无线射频定位以及上位机集中管控的仓库机器人系统，该控制系统通过WiFi通讯方式远程集中控制各个机器人工作与接受各机器人工作信息，这样既可以节约人力提高工作效率，又可以实时了解每个机器人所载货物的状况。

附图说明

图1是仓库机器人系统总控制图；

图2是下位机系统控制框图；

图3是上位机系统控制框图；

图4是仓库内配套系统示意图；

标号说明如下：

I:上位机系统、II：下位机系统，Ⅲ：RFID标签,Ⅳ:双路径通道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构及工作过程作进一步说明。

如图1、图2所示：一种上位机集中控制的仓库机器人系统，包括机器人上位机系统I、下位机系统II，上位机系统包含无线传输模块，下位机系统包含若干仓库机器人，仓库机器人包含无线传输模块、扫码模块、驱动模块、动力模块、无线充电模块、摄像头模块、控制处理器、重量检测模块、储存模块、射频模块超声波模块和巡线模块；

控制处理器为硬件电路核心，分别连接控制无线传输模块、扫码模块、驱动模块、无线充电模块、摄像头模块、重量检测模块、储存模块、射频模块超声波模块和巡线模块，它采用双联PID控制算法进行寻线与转弯。

无线传输模块为WiFi模块，用于上位机系统和仓库机器人的数据传输，仓库机器人和上位机系统分别安装WiFi模块，WiFi模块通过串口和上位机系统以及仓库机器人系统连接。扫码模块扫描货物标签，货物标签上记录货物信息，如需投放地坐标；储存模块采用SD卡方式，用于储存货物信息；重量检测模块用于检测货物重量；巡线模块、驱动模块和超声波模块用于仓库机器人位移，控制处理器连接驱动模块控制仓库机器人的动力模块，驱动模块采用PWM控制方式驱动动力模块，动力模块为轮子，超声波模块采用HC-SR04实现障碍物检测；摄像头模块实现对货物外观的识别。

如图4：整个系统还需要包括货物标签和仓库内配套系统来进行配套，仓库内配套系统包含货架通道、货物摆放区和充电区，货架通道分为双路径通道，货架通道设有路径线，巡线模块根据路径线进行位移，同时所有仓库机器人遵循右行原则。通道上设置有RFID标签，射频模块接收并读取RFID标签的信息，如该地坐标。

仓库内配套系统还包括起始区，起始区为待挑拣区，货物摆放区为完成挑拣区，货物摆放区和货架通道组成井字形结构。货物摆放区有n个，每个货物摆放区四周都设有货物通道，每个货物摆放区四周的货物通道均设有RFID标签。

如图3：上位机系统包括用户登录模块、开关控制模块、数据传输模块、模式选择模块、总状态监控模块、模式选择模块包括自动控制模块和手动控制模块，总状态监控模块包含总状态窗口和状态窗口，手动控制模块包括若干个机器人控制模块，每个机器人控制模块设有状态窗口和控制窗口。

用户登录模块包括用户名和密码，开关控制为总开关(相对于各机器人的开关控制)；各机器人控制机模块分别独立控制对应的仓库机器人硬件电路工作，包括开关控制、路径选择、货物检测、数据传送。

无线传输模块采用基于WIFI的无线通讯协议、星型拓扑结构，包括总节点WIFI收发控制模块、各机器人分节点WIFI收发模块。

运行过程如下：

由图1可知，系统主要由上位机系统I、下位机系统II组成，上位机系统发送从总数据库获取的信息给一号机器人和二号机器人(实际使用中仓库机器人为更多)，一号机器人和二号机器人完成任务后发送货物和路径信息给总数据库。

如图4假设仓库分为4个货物堆放区，分别为起始区1、起始区2和起始区3，每个起始区前方左右两边设有两条通道，通道与通道形成井字形，井字形中间为货物摆放区，即每个货物摆放区四周为通道，每个货物摆放区四周的通道均设有RFID标签。

如图3在用户登录模块实现上位机系统的登录，然后通过模式选择模块选择实现机器人的工作方式是手动还是自动工作。

如果选择自动模式，上位机系统就会从数据库将需挑选货物信息(包括取货位置)通过WiFi模块发送给一号机器人和二号机器人的控制处理器。

然后机器人就接受到任务，接到任务后仓库机器人的射频模块启动读取RFID标签，RFID标签中储存起始地点的坐标。有了此时的起始坐标与从上位机接受到终点坐标，控制处理器开始计算路径。路径计算完成后控制处理器控制巡线模块、驱动模块，以及超声波模块启动，仓库机器人开始根据路径沿着直线行走或者转弯。为防止多辆机器人行走是路线拥堵如图4所示仓库使用的双行道遵守靠右行走的原则。超声波模块会实时检测前方是否有障碍物。

仓库机器人先走到图4中的起始区取货后，扫码模块，重量检测模块，摄像头模块启动先对货物进行扫码获取货物地址信息，然后对货物进行称重与拍照，并将所有信息通过WiFi模块传到上位机系统。

根据扫码获得的信息与数据库中的数据，控制处理器得到送货区坐标。控制处理器会再次计算路径并控制仓库机器人走到图4中的货物摆放区送货物。当一次任务完成后储存模块启动储存这次任务的货物信息与行走轨迹。

在整个任务中如果控制处理器长时间都不出坐标会自动检测为机器人故障停止行走并通过WiFi模块向上位机发送警报信息提醒工作人员。

无线充电模块实时检测机器人电池电量，电量过低后机器人自动走到图4中的充电区充电。工作人员可通过总状态窗口获取每个机器人的状态。

如果选择手动模式，机器人上述的每个动作将由人工输入指令实现。工作人员可通过每个机器人的状态窗口获取当前机器人的状态通过控制窗口输入指令对当前机器人进行控制。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种上位机集中控制的仓库机器人系统，包括机器人上位机系统、下位机系统、货物标签和仓库内配套系统，所述上位机系统包含无线传输模块，所述下位机系统包含若干仓库机器人，所述仓库机器人包含无线传输模块、扫码模块、驱动模块、动力模块、无线充电模块、摄像头模块和控制处理器，所述无线传输模块用于上位机系统和仓库机器人的数据传输，所述控制处理器连接所述无线传输模块、所述扫码模块、所述驱动模块、所述无线充电模块和所述摄像头模块，所述驱动模块控制仓库机器人的动力模块，所述扫码模块扫描所述货物标签；

其特征在于，所述仓库内配套系统包含货架通道、货物摆放区和充电区，所述货架通道分为双路径通道，所述通道上设置有RFID标签，所述仓库机器人遵循右行原则；所述下位机系统还包括重量检测模块、储存模块、射频模块超声波模块和巡线模块，所述控制处理器分别连接控制所述重量检测模块、储存模块、射频模块超声波模块和巡线模块，所述射频模块接收并读取所述RFID标签的信息，所述重量检测模块用于检测货物重量，所述储存模块用于储存货物信息，所述巡线模块、驱动模块和超声波模块用于仓库机器人位移。

2.根据权利要求1所述的上位机集中控制的仓库机器人系统，其特征在于，所述上位机系统包括用户登录模块、开关控制模块、数据传输模块、模式选择模块、总状态监控模块、所述模式选择模块包括自动控制模块和手动控制模块，所述手动控制模块包括若干个机器人控制模块，每个机器人控制模块设有状态窗口和控制窗口。

3.根据权利要求1所述的上位机集中控制的仓库机器人系统，其特征在于，所述仓库内配套系统还包括起始区，所述起始区为待挑拣区，所述货物摆放区为完成挑拣区，所述货物摆放区和货架通道组成井字形结构。

4.根据权利要求1所述的上位机集中控制的仓库机器人系统，其特征在于，无线传输模块为WiFi模块，所述仓库机器人和所述上位机系统分别安装所述WiFi模块，所述WiFi模块通过串口和所述上位机系统以及仓库机器人系统连接。

5.根据权利要求1所述的上位机集中控制的仓库机器人系统，其特征在于，所述货物摆放区有n个，每个货物摆放区四周都设有货物通道，每个货物摆放区四周的货物通道均设有RFID标签。

6.根据权利要求1所述的上位机集中控制的仓库机器人系统，其特征在于，所述超声波模块采用HC-SR04实现障碍物检测。

7.根据权利要求1所述的上位机集中控制的仓库机器人系统，其特征在于，所述驱动模块采用PWM控制方式驱动动力模块，所述动力模块为轮子。

8.根据权利要求1所述的上位机集中控制的仓库机器人系统，其特征在于，所述储存模块采用SD卡方式。